análise e proposta de formas de gerenciamento de estações de tratamento de águas de

194 Pages·2001·1.6 MB·Portuguese

ANÁLISE E PROPOSTA DE FORMAS DE
GERENCIAMENTO DE ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE ÁGUAS DE
ABASTECIMENTO COMPLETO EM CIDADES
DE PORTE MÉDIO DO ESTADO DE SÃO
PAULO

MARILU PEREIRA SERAFIM PARSEKIAN

Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de São
Carlos, da Universidade de São Paulo, como parte dos
requisitos para obtenção do Título de Mestre em
Hidráulica e Saneamento.

ORIENTADOR: Prof. Dr. João Sérgio Cordeiro

São Carlos
1998
i

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS _______________________________________________iii
LISTA DE TABELAS _______________________________________________ iv
LISTA DE FOTOGRAFIAS___________________________________________v
LISTA DE SÍMBOLOS_______________________________________________v
RESUMO _________________________________________________________ vi
ABSTRACT _______________________________________________________vii
1. INTRODUÇÃO ___________________________________________________1
2. OBJETIVO_______________________________________________________5
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA________________________________________6
3.1. Aspectos Gerais________________________________________________6
3.2. Sistema de Tratamento de Água para Abastecimento ___________________12
3.2.1. Caracterização dos Mananciais e dos Sistemas de Tratamento de Água Completo_____ 12
3.3. Serviço de Abastecimento de Água _______________________________20
3.3.1. Empresa Pública e Privada ______________________________________________ 22
3.4. A Pesquisa Tecnológica e Científica em ETA Convencionais e a
Transferência de Experiências ______________________________________25
3.4.1. Coagulação e Floculação _______________________________________________ 26
3.4.2. Decantação e Flotação__________________________________________________ 31
3.4.3. Filtração ____________________________________________________________ 43
3.4.4. Resíduos Gerados e Água de Lavagem _____________________________________ 51
3.5. A Evolução do Pensamento Gerencial ____________________________56
3.6. Qualidade do Serviço e do Produto_______________________________59
3.7. Gerenciamento da Produção ____________________________________66
3.8. Gerenciamento da Qualidade ___________________________________69
3.9. Legislação Pertinente às ações das ETA___________________________72
3.9.1. Lei de proteção dos mananciais ___________________________________________ 72
3.9.2. Lei das concessões ____________________________________________________ 73
3.9.3. Resolução CONAMA N.º 20 de 18/06/1986 _________________________________ 74
3.9.4. Portaria N.º 36/GM de 19/01/1990 ________________________________________ 75
3.9.5. Construção da ETA____________________________________________________ 75
3.9.6. Produtos químicos_____________________________________________________ 75
3.9.7. Padrão de emissão_____________________________________________________ 76
3.9.8. Segurança no Trabalho _________________________________________________ 76
4. MÉTODOS E MATERIAIS_________________________________________80
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES____________________________________86
5.1. Manancial ____________________________________________________86
ii

5.2. Condições operacionais __________________________________________97
5.2.1. Produtos químicos_____________________________________________________ 98
5.2.2. Análise das etapas envolvidas no processo _________________________________ 100
5.2.3. Limpeza do sistema de tratamento________________________________________ 104
5.3. Grau de instrução dos recursos humanos____________________________117
5.4. Consumo de produtos químicos e energia elétrica _____________________121
5.5. Segurança no trabalho __________________________________________129
5.6. Administração do Serviço de Água_________________________________131
5.7. Modelo gerencial para estação de tratamento de água de abastecimento____138
6. CONCLUSÕES _________________________________________________141
7. PROPOSTAS ___________________________________________________144
ANEXO A________________________________________________________148
ANEXO B________________________________________________________152
ANEXO C________________________________________________________157
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS _________________________________178
iii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Esquema dos aspectos relacionados à estação de tratamento de água________________7
Figura 2: Organograma da potabilização da água para abastecimento ______________________8
Figura 3: Organograma do processo de tratamento de água completo_______________________8
Figura 4: Gráficos simulando como a qualidade do manancial interfere no serviço de tratamento de
água________________________________________________________________________10
Figura 5: Classificação das tecnologias de tratamento de água para consumo humano _____14
Figura 6: Visão sistêmica necessária para o serviço de água para abastecimento _____________58
Figura 7: Esquema do processo de potabilização da água_______________________________59
Figura 8: Modelo geral de administração da produção e estratégia de produção______________66
Figura 9: Modelo de Gerenciamento de projeto_______________________________________69
Figura 10: Características da água bruta que abastece a ETA G __________________________90
Figura 11: Características da água bruta que abastece a ETA H __________________________91
Figura 12: Porcentagem de estações de tratamento de água que possuem programa de proteção dos
mananciais nas cidades visitadas__________________________________________________93
Figura 13 : Controle de Qualidade dos Produtos Químicos______________________________99
Figura 14: Controle da quantidade de água utilizada em lavagens e descargas______________105
Figura 15: Nível de escolaridade dos operadores das ETA estudadas em relação ao número total
destes funcionários____________________________________________________________117
Figura 16: Consumo de coagulante por volume de água tratada(kg/m3)____________________123
Figura 17: Características da água bruta das ETA H e J no ano de 1996___________________125
Figura 18: Consumo de cloro por vazão de água tratada(kg/m3) _________________________126
Figura 19: Consumo de cal por volume de água tratada (kg/m3)__________________________127
Figura 20: Consumo de energia elétrica por volume de água tratada (kwh/m3) ______________128
Figura 21: Organograma do Serviço de Abastecimento de Água da cidade L________________131
Figura 22: Organograma Administrativo do Serviço de Água referente às ETA G e H ____134
Figura 23: Organograma administrativo da ETA E ___________________________________136
Figura 24: Organograma do Serviço de Abastecimento de Água das ETA I e J. ______________137
Figura 25: Modelo geral de administração para estação de tratamento de água______________139
iv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Classificação das Bacias dos rios Atibaia, Piracicaba e Mogi-Guaçu, com o número de
cidades pertencentes à Bacia, quantas tratam o esgoto e quantas captam água para abastecimento e
quantidade de lançamento de poluentes...........................................................................................................13
Tabela 2: Produtos químicos empregados no tratamento de água e suas referidas normas..................76
Tabela 3: Características das ETA: tipo de coagulante, número de decantadores e filtros...................82
Tabela 4: Caracterização das ETA visitadas..................................................................................................83
Tabela 5: Caracterização da Água Bruta das ETA visitadas.......................................................................84
Tabela 6: Aspectos observados nas cidades visitadas...................................................................................85
Tabela 7: Condições atuais, Controle de qualidade e proteção dos mananciais.....................................87
Tabela 8: Situação dos corpos d'agua da Bacia do Rio Piracicaba em 1990...........................................88
Tabela 9:Análises realizadas diariamente pelas estações de tratamento de água na água bruta.........92
Tabela 10: Vazão de projeto e vazão de operação das estações de tratamento de água visitadas.......97
Tabela 11 : Aquisição, Controle de qualidade e Dosagem de Produtos Químicos..................................98
Tabela 12: Especificação feita pelas ETA para aquisição do produto químico. Comparação com o
modelo sugerido em Saneamento e Municípios (Dez 96/Jan 97).............................................................101
Tabela 13: Observação de operação, Controle da qualidade da água, Dados físico-químicos e
bacteriológicos...................................................................................................................................................101
Tabela 14: Relação dos equipamentos existentes nos laboratórios das estações de tratamento de água
visitadas...............................................................................................................................................................103
Tabela 15: Controle de quantidade da utilizada na lavagem de filtros e dencantadores e descargas
nos tanques de decantação..............................................................................................................................104
Tabela 16: Volume de água aduzida, volume de água utilizada na lavagem de filtros, volume de água
descartado, volume de água distribuída e porcentagem de perda de água na ETA G.........................105
Tabela 17: Volume de água aduzida, volume de água utilizada na lavagem de filtros, volume de água
descartado, volume de água distribuída e porcentagem de perda de água na ETA H.........................106
Tabela 18: Freqüência de limpeza dos decantadores e destino dos rejeitos dos decantadores e filtros
..............................................................................................................................................................................107
Tabela 19: Grau de instrução dos operadores de estação de tratamento de água...............................118
Tabela 20: Grau de escolaridade dos responsáveis pelas Estações de tratamento de água...............119
Tabela 21: Grau de escolaridade dos responsáveis pelos laboratórios das ETA visitadas................120
Tabela 22: Volume de água tratada, Consumo de energia elétrica, Consumo de produtos químicos no
ano de 1996........................................................................................................................................................122
Tabela 23: Relação consumo de energia elétrica/volume de água tratada e consumo de produtos
químicos/volume de água tratada...................................................................................................................123
Tabela 24: Relação de equipamentos de segurança existentes nas ETA visitadas................................130
Tabela 25: Fornecedores de produtos químicos das estações de tratamento de água visitadas
referentes ao ano de 1996................................................................................................................................153
Tabela 26: Características da água bruta da ETA H referente ao ano de 1996 . Valores médios
mensais................................................................................................................................................................155
Tabela 27: Características da água bruta da ETA J referente ao ano de 1996. Valores médios
mensais................................................................................................................................................................156
v

LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 1: Limpeza do canal de captação da ETA C...............................................................................94
Fotografia 2: Manutenção da captação da ETA D.......................................................................................94
Fotografia 3:Rodovia passando em cima do rio de onde é captada água para a ETA E.......................95
Fotografia 4: Manancial que abastece a ETA A com floração de algas...................................................95
Fotografia 5: Armazenamento de cal da ETA B próximo à poças d’água..............................................100
Fotografia 6: Desinfecção e correção de pH da ETA C ...........................................................................100
Fotografia 7: Vazamento nas bombas da ETA A.........................................................................................108
Fotografia 8: Vazamento na galeria dos filtros da ETA A........................................................................108
Fotografia 9: Vazamento no filtro da ETA D...............................................................................................109
Fotografia 10: Vazamento na galeria de filtros da ETA I.........................................................................109
Fotografia 11: Vazamento na galeria de filtros da ETA J.........................................................................110
Fotografia 12: Vazamento na galeria de filtros da ETA L........................................................................110
Fotografia 13: Infiltração na parede do filtro da ETA C...........................................................................111
Fotografia 14: Infiltração na parede filtro na ETA...................................................................................111
Fotografia 15: Perda de material filtrante na ETA D................................................................................112
Fotografia 16: Decantador da ETA F - Ocorrência de flotação............................................................113
Fotografia 17: Lavagem do decantador da ETA I.......................................................................................113
Fotografia 18: Piezômetros dos filtros das ETA G e H..............................................................................114
Fotografia 19: Controle do nível do canal de entrada aos filtros da ETA G.........................................114
Fotografia 20: Floculador sobrecarregado da ETA J ...............................................................................115
Fotografia 21: Lavagem filtro da ETA E.....................................................................................................115
Fotografia 22: Trinca canal de água floculada da ETA I..........................................................................116
Fotografia 23: Trinca reservatório da ETA.................................................................................................116

LISTA DE SÍMBOLOS

DQO – Demanda química de oxigênio (mg/L O )
2
CD – Coeficiente de desuniformidade
K – Coeficiente do rotor
G – Gradiente de velocidade média (s-1)
ETA – Estação de tratamento de água
GQT – Gerenciamento da qualidade total
SFTD – Sistema de filtração com taxa declinante
N – Nível no canal comum de alimentação dos filtros em que a vazão total efluente se igual à do
1
afluente
N – Nível no canal comum de alimentação dos filtros correspondente ao instante em que o filtro mais
2
sujo da bateria é retirado de operação para lavagem
F – Filtro 1
1
F – Filtro 2
2
F – Filtro 3
3
F – Filtro 4
4
vi

RESUMO

As estações de tratamento de água são indústrias nas quais a água bruta
(matéria prima) deve ser transformada em água potável (produto final) através da
aplicação de produtos em operações e processos. Esta indústria é uma das poucas à
qual todos os seres humanos fazem uso do seu produto.
Nos últimos tempos tem-se constatado aumento da demanda que, aliado a
sensível piora da qualidade da água bruta, conduz à necessidade de funcionamento
eficiente das estações, tanto do ponto de vista técnico, quanto do econômico. Essa
eficiência só será atingida através de gerenciamento adequado.
Com vistas às necessidades de nosso país nesse setor, levantou-se
informações sobre algumas estações de tratamento de água de abastecimento através
de visitas e aplicação de questionário elaborado. Analisou-se formas de
gerenciamento para estas estações de modo que o resultado possibilitasse melhoria
do produto e do serviço. Cabe salientar que este trabalho não apresenta uma análise
quantitativa dos custos.
O desenvolvimento do trabalho permitiu algumas conclusões: de maneira
geral não tem existido por parte dos sistemas gerenciadores grandes preocupações
com a qualidade dos mananciais; a aquisição dos produtos químicos é realizada pelo
menor preço; um número pequeno das ETA visitadas adotam critério técnico para
fazer as dosagens de produtos químicos; os resíduos gerados nos decantadores e
filtros são descartados nos cursos d’água próximos às ETA; entre outras.
A partir destas conclusões pôde-se propor medidas para o melhor
funcionamento destas estações.

Palavras-chave: gerenciamento; estação de tratamento de água; qualidade do
produto.
vii

ABSTRACT

Water treatment plants are industries in which untreated water (raw material)
has to be changed into drinking water (the final product) through the use of products
in operations and processes. This is one of the few industries that the product of
which all human beings make use of.
In recent years an increase in the demand of water has been observed which,
closely linked to a decline in the untreated water quality, results in the necessity for
a more efficient operation of the water treatment plants from the technical point of
view as well as the economical one. This efficiency will only be reached through
adequate management.
Looking at our country’s necessities in this area, information was gathered
about some water treatment plants through visits and a purpose made questionnaire.
For these plants the different forms of management were analyzed so that the result
would improve the product and the service. We must point out that this study does
not present any quantitative analysis of costs.
The development of this study allowed us to reach some conclusions: in
general there were no great worries by the managerial systems about the quality of
the water sources; the acquisition of the chemical products is made by paying the
minimum price; a small number of plants that were visited adopted a technical
criterion to feed in chemical products; the residue produced in the treatment tanks of
sedimentation and filters is disposed in the waterways near the plants; among others.
Based on these conclusions some better norms for the functioning of these
plants can be proposed.

Key words: management, water treatment plants; quality of the product
1

1. INTRODUÇÃO

A água deve chegar ao consumidor, atendendo ao padrão de potabilidade
estabelecido. Além disso, os custos inerentes ao processo de tratamento de água
devem ser os menores possíveis, evitando que a população venha a arcar com
grandes prejuízos financeiros. Assim, é necessário que os envolvidos no tratamento
de água estejam cientes do sistema como um todo para que a relação custo/benefício
seja a menor possível.
Os sistemas de abastecimento de água têm sido analisados de maneira restrita,
o que impede que se analise o problema do tratamento de água de forma integrada.
Desta forma, muitos problemas decorrentes das operações e processos não são
equacionados corretamente.
Quando se busca a qualidade nos serviços prestados à população, se torna
extremamente importante a visão abrangente de todos os subsistemas componentes
do tratamento de água.
A concepção industrial dos sistemas de tratamento deve ser cada vez mais
enfocada. Nessa indústria a matéria prima (água bruta) recebe produtos químicos
(por exemplo sulfato de alumínio ou cloreto férrico, cal, auxiliares de floculação,
cloro, etc.) e através de operações e processos se transforma em água para consumo
humano. Vale salientar que a indústria da água é uma das poucas à qual todos os
seres humanos fazem uso do seu produto, sendo esta essencial para a sobrevivência e
desenvolvimento dos seres humanos.
A pesquisa desenvolvida enfoca a visão industrial na estação de tratamento de
água de abastecimento levantando algumas questões para que as mesmas possam
aplicar gerenciamento eficiente. O objetivo de desenvolver tal trabalho partiu de
perguntas para as quais não eram encontradas respostas com embasamento científico.
Algumas das perguntas foram: O tratamento de água completo têm sido adequado?
Existe uma garantia de manutenção da qualidade de água dos mananciais? Qual a
2

qualidade do produto químico empregado? Como é feita a dosagem de produtos
químicos? Esta estação de tratamento de água gera algum tipo de resíduo? Qual a
qualidade da água tratada? Os operadores estão trabalhando com segurança? É feito
algum controle da qualidade da água que está chegando às residências? Essas e
várias outras perguntas foram levantadas a fim de apontar se o desenvolvimento de
um programa de gerenciamento em estações de tratamento de água completo era
viável e qual a sua importância para a população abastecida.
A visão sistêmica é um suporte teórico, porém o seu sucesso só é obtido
quando paralelamente a ela desenvolve-se um objetivo comum, o qual deverá ser
trabalhado em conjunto. As pessoas envolvidas nas atividades da empresa deverão
passar por treinamentos a fim de conseguir obter domínio pessoal e eliminar modelos
mentais (preconceitos). Essas ações juntamente com a visão sistêmica, podem ajudar
a descobrir problemas e quais os possíveis meios de superá-los.
De acordo com pesquisa realizada por Alan Carter (1995), equipes que
empregam programa de gerenciamento apresentam vários benefícios, tais como:
obtenção de um produto que atende melhor o uso, desenvolvimento da organização
da equipe, sendo que o extenso processo de planejamento produz uma sólida
documentação e economia de tempo e custo no desempenho de tarefas futuras.
De acordo com DIAS (1995), a implantação da ISO 14000 (1996), que
certifica não somente a qualidade dos produtos, como também garante os
procedimentos necessários para manter a integridade dos processos que levam a essa
qualidade, de modo que a qualidade dos produtos e seus respectivos processos não
provoquem danos ambientais, mostra uma visão mundial sobre a necessidade de
desenvolver programas gerenciais onde o processo e o produto devem atender e
satisfazer as necessidades do homem, sem agredir o meio ambiente. Foram
traduzidas para o português as normas ISO 14001 e 14004, sobre os sistemas de
gestão ambiental, e as normas ISO 14010, 14011 e 14012, sobre auditoria ambiental.
Não deve-se esquecer que hoje grande parte dos serviços de água ainda não estão
enquadrados na ISO 9.000 (que certifica a qualidade dos produtos, garantindo os
procedimentos necessários para manter a integridade dos processos que levam a essa
qualidade).